(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のＪＩＳのヒートシール検査法を用いても、破袋やピンホールの発生が起こり、包装の基本機能を満足できないことがある。【解決手段】ヒートシール巾の決定方法を以下の手順で行う。（１）溶着面温度ベースでヒートシール管理ができる加熱試験装置で試験片を加熱する。（２）ヒートシール温度は、被加熱材の溶着開始温度付近から大きな熱変性を起こす加熱上限温度付近まで２〜５℃おきに行う。（３）各溶着面温度でヒートシールし、所定寸法にカットした試験片を引張り試験機に２０〜３０ｍｍ間隔で装着する。（４）引張り試験の記録データから、破れシールの場合は破れが発生した点まで、他方、剥がれシールの場合は破れシールの破断した剥離距離より大きい複数の剥離距離を設定し、各引張り強さの値に剥離距離を乗じて総和を計算し剥離エネルギーを求める。（５）得られたデータからヒートシール巾を溶着面温度ベースで設計に反映する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシール巾の決定方法を以下の手順で行う
（１）ヒートシーラントを内側にして巾約２０ｍｍ、長さ約６０ｍｍに被加熱材を試験片に切断する
（２）溶着面温度ベースでヒートシール管理ができる加熱試験装置（例えば実用新案登録第３０５６１７２号のような）で試験片を加熱する
（３）加熱速度を減速して、加熱の均一化を図るために０．１〜０．１５ｍｍのテフロン（登録商標）シートで挟み、０．１〜０．２ＭＰａの圧着圧でヒートシールを行う
（４）圧着時間は予め溶着面温度測定法を用いて適正加熱時間を計測しておく
（５）加熱後速やかに常温の金属片で圧接（０．０５ＭＰａ以下）冷却する
（６）ヒートシール温度はヒートシーラントの溶着開始温度付近から被加熱材の大きな熱変性を起こす加熱上限温度付近まで２〜５℃おきに行う
（７）加熱、冷却後の試験片の中央部分（左右をカット）を１５±０．１ｍｍの精度でカットする
更に全面ヒートシール部分を１５〜２０ｍｍになるようにカットする
（８）試験片を引っ張り試験機のジョーに２０〜３０ｍｍ間隔で装着する
（９）ジョー間隔を毎分約１００ｍｍの速さで引っ張り試験を行い、引っ張り強さの経過をデシタル記録する
（１０）各溶着面温度でヒートシールした試験片を同様に引っ張り試験を行う
（１１）記録データをパーソナルコンピュータに移して、破れシールが発生したデータは破れ発生点まで、他の剥がれシールのデータは設定した剥離距離まで（各剥離距離の引っ張り強さ）に（各剥離距離）を乗じて総和を計算し剥離エネルギーを求める
（１２）溶着面温度を横軸に剥離エネルギーを縦軸にしたデータ表及びグラフを作成し、破れシールの剥離エネルギー（破断エネルギー）を参照して、適正なヒートシール巾を選択し設計に反映する
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
シート状プラスチックを圧着加熱によって溶着封緘や製袋に際してよく行われているヒートシール要求される機能は物流中や使用中の衝撃や荷重によって容易に剥がれたり、破れたりしないことである
このためには、確実な溶着が必要であるが過加熱するとプラスチック材料は熱変性を起こしもろくなり、ヒートシール線のエッジで切断したり、ラミネーションフイルムでは張り合わせ面が剥がれたりして破袋を起こし易くなる
このためには熱変性の少ない最も強い剥がれシールの状態を使用した最適なヒートシール巾の決定が必要である
本発明は、溶着面温度の再現性の保証ができる「溶着面温度測定法」（第８回日本包装学会年次大会研究発表会要旨集Ｐ．１６〜等）を用いて被加熱材を剥がれシールの状態に溶着し、引っ張り試験の引っ張り強さのパターンの解析から、溶着面の巾の適正設定法の提示に関するものである
本明細書中に記載する溶着強さの表現で「ヒートシール強さ」、「引っ張り強さ」の２種を使う
前者は主に［ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８］の定義に基づくもの、後者は本発明に関係する表現とした
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートシールの適否の判定は［ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８］の引っ張り試験法によるヒートシール強さと剥がれ面の状態観察によって行われている
ヒートシール巾の選択はヒートシール操作の機能保証のための格別の決定法に基づいていないのでシール巾は破袋防御性が不足したり、過大になって包装材料の無駄につながっている
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ヒートシールの加熱圧着条件の決定には次のような課題がある
（１）加熱条件の定量的な管理方法がなかった
（２）被加熱材料の加熱条件と適正なヒートシール条件との関連が曖昧だった
（３）破れやピンホールの発生の制御方法が明確でなかった
（４）剥がれシール（Ｐｅｅｌ  Ｓｅａｌ）と破れシール（Ｔｅａｒ  Ｓｅａｌ）の識別法がなかった
（５）適正なヒートシール巾の決定方法がなかった
（６）安全を見て多めの材料の使用になりコストアップになっている
従来はこれらの対策のためのヒートシールの適否の判定は［ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８］の引っ張り試験法によるヒートシール強さと剥がれ面の状態観察によって行われている
【０００４】
【課題を解決する手段】
ヒートシール巾の決定方法を以下の手順で行う
（１）ヒートシーラントを内側にして巾約２０ｍｍ、長さ約６０ｍｍに被加熱材を試験片に切断する
（２）溶着面温度ベースでヒートシール管理ができる加熱試験装置（例えば実用新案登録第３０５６１７２号のような）で試験片を加熱する
（３）加熱速度を減速して、加熱の均一化を図るために０．１〜０．１５ｍｍのテフロン（登録商標）シートで挟み、０．１〜０．２ＭＰａの圧着圧でヒートシールを行う
（４）圧着時間は予め溶着面温度測定法を用いて適正加熱時間を計測しておく
（５）加熱後速やかに常温の金属片で圧接（０．０５ＭＰａ以下）冷却する
（６）ヒートシール温度はヒートシーラントの溶着開始温度付近から被加熱材の大きな熱変性を起こす加熱上限温度付近まで２〜５℃おきに行う
（７）加熱、冷却後の試験片の中央部分（左右をカット）を１５±０．１ｍｍの精度でカットする
更に全面ヒートシール部分を１５〜２０ｍｍになるようにカットする
（８）試験片を引っ張り試験機のジョーに２０〜３０ｍｍ間隔で装着する
（９）ジョー間隔を毎分約１００ｍｍの速さで引っ張り試験を行い、引っ張り強さの経過をデシタル記録する
（１０）各溶着面温度でヒートシールした試験片を同様に引っ張り試験を行う
（１１）記録データをパーソナルコンピュータに移して、破れシールが発生したデータは破れ発生点まで、他の剥がれシールのデータは設定した剥離距離まで（各剥離距離の引っ張り強さ）に（各剥離距離）を乗じて総和を計算し剥離エネルギーを求める
（１２）溶着面温度を横軸に剥離エネルギーを縦軸にしたデータ表及びグラフを作成し、破れシールの剥離エネルギー（破断エネルギー）を参照して、適正なヒートシール巾を選択し設計に反映する
【０００５】
【発明の実施の形態】
実験室に用意された溶着面温度（８）を計測できる加熱試験装置（例えば実用新案登録第３０５６１７２号のような）の概要を図１示した。
【０００６】
被加熱材をヒートシーラント（１，１’）を内側にして巾約２０ｍｍ、長さ約６０ｍｍの試験片に切断する
加熱試験装置の加熱体（５，５’）には、加熱速度を減速して、加熱の均一化を図るために０．１〜０．１５ｍｍのテフロン（登録商標）シート（３，３’）でカバーし、０．１〜０．２ＭＰａの圧着圧でヒートシールを行う
【０００７】
一対の加熱体（５，５’）の調節温度は同一とし、ヒートシーラント（１，１’）の溶着開始温度付近からヒートシーラント（１，１’）と基材（２，２’）が大きな熱変性を起こす上限温度まで２〜５℃刻みに変更して順次加熱操作を行う（温度調節装置は図示していない）
加熱後速やかに０．０５ＭＰａ以下の常温の金属片で圧接して冷却するのが好ましい
【０００８】
圧着時間は被加熱材のヒートシーラント（１，１’）を内側にして、１０〜４０μｍの微細な温度センサー（４）を挟んだまま、加熱体（５，５’）を作動させて、被加熱材の基材（２，２’）側から０．１〜０．２ＭＰａで圧着加熱して溶着面温度（８）が上昇して０．１〜０．２℃のばらつきで溶着面温度（８）が一定になるまで記録して、時間を予め取得しておく（加熱温度試験範囲ならどこでもよい）
この操作は一度行えばよい
【０００９】
試験片（８）を溶着面温度（８）が上昇して０．１〜０．２℃のばらつきになるまでの時間と同じ時間まで圧着する
この操作によって試験片（９）の溶着面温度（８）は加熱体（５，５’）の表面温度（７，７’）と一致する
【００１０】
加熱、冷却後の試験片（９）は中央部分（左右をカット）を１５±０．１ｍｍの精度でカットし、全面ヒートシール部分（１４）を１５〜２０ｍｍになるようにカットする（図２（ａ）参照）
以上の手順でヒートシールされた試験片（９）を図２（ｂ）に示した方法で低温の溶着面温度（８）のヒートシール試験片（９）から順次引っ張り試験を行う
【００１１】
試験片（９）をフォースゲージ（１２）に連結した固定ジョー（１０）と移動ジョー（１１）に２０〜３０ｍｍの間隔で固定した後に、毎分約１００ｍｍの速度で引っ張る
ジョー間隔を２０〜３０ｍｍと狭くしたのは、試験片（９）のヒートシール以外の部位の伸びによる引っ張り強さに及ぼす影響を少なくするためである
【００１２】
フォースゲージ（１２）の出力はデジタル記録計（１５）に接続して引っ張り強さを電子ファイルに記録する
代表的引っ張り試験パターンの剥がれシール（１７）、破れシール（１８）を図２（ｃ）に示した
【００１３】
電子ファイルのデータをパーソナルコンピュータ（１６）に移して、各溶着面温度（８）毎の引っ張り強さパターンの作成と指定剥離距離（例えば５ｍｍ、１０ｍｍ等）の各データの（引っ張り強さ）×（剥離距離）と総和計算を行い溶着面温度（８）ベースの剥離エネルギーデータを得る
【００１４】
破れシールの発生した試験片（９）の場合、計算領域は破れの発生した剥離距離（ＬＴ）までとする（図２（ｃ）参照）
【００１５】
試験片（９）を実際の袋の一部と見なし、（「ＪＩＳ  Ｚ  ０２３８」参照）制御されたヒートシール巾（１４）は、内部圧力によって発生するヒートシール線（１３）の単位長さ当たりの応力が溶着面の引っ張り強さより大きければ剥がれが起こり、剥離エネルギーに変換され内部発生エネルギーが消費され内部の発生応力は低下する
ヒートシール巾（１４）が剥がれ距離より大きければ、単位長さ当たりの引っ張り強さと内部発生応力が釣り合った時点で剥がれの進行は止まる
【００１６】
内部圧力によって発生した１５ｍｍ当たりの応力が溶着面のヒートシール強さよりも大きくて、剥がれが起こらず試験片（９）のヒートシール線（１３）が降伏点に達すれば、一気に破断を起こす
【００１７】
剥がれシールの状態に溶着面温度（８）を調節し、かつヒートシール巾（１４）を調節することにより破れの発生を防御することができる
【００１８】
破れシールの破断エネルギー（１９）と剥がれシールの剥離エネルギー中で同一の値を示す条件がそれぞれの溶着面温度（８）に相当する下限のヒートシール巾（１４）は図２（ｃ）に示したＬｐとなる
【００１９】
ヒートシールされた実際の包装物に掛かるヒートシール線への応力は１５ｍｍ巾に均一掛かることは少なく、５ｍｍ以下の巾に内部発生応力が集中することもあるのでこのような場合にも有効に作動する
【００２０】
【実施例】
被加熱材として、市販の包装用のパウチを使った実施事例を示す
パウチの材料構成は［ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ１５μｍ／ＡＬ７μｍ／ＰＥ５０μｍ］である
被加熱材を「発明の実施の形態」で示した要領で試験片（９）を作成し、引っ張り測定を行った
【００２１】
溶着面温度（８）別の引っ張り試験結果の代表例１０３℃（２０）、１２０℃（２１）を１３０℃（２２）、１２５℃（２３）を図３（ａ）に示した
溶着面温度（８）が１００℃から１３５℃の１１点の引っ張り試験結果の全てに剥離距離を５ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍの３点について剥離エネルギーを計算した
破れ、デ・ラミネーションを起こしたものはその引っ張り点までの剥離距離で計算をした
【００２２】
この結果を図３（ｂ）に示した
参考に、ＪＩＳ法によるヒートシール強さ（２８）の測定結果を併記した
破れシール（Ｔｅａｒ  Ｓｅａｌ）を起こした１２５℃より高温側の剥離エネルギー（破断エネルギー）（２７）は７．５ｍｍ巾（２５）の１０５℃〜１２３℃の剥がれシール（Ｐｅｅｌ  Ｓｅａｌ）の剥離エネルギーと同等であり、１０ｍｍ巾（２６）を選択すれば破れ発生の１．５倍以上の破袋耐力を達成でき、本発明によるヒートシール巾の決定法の有効性を実現している
ヒートシール強さ（２８）の評価では適正ヒートシール巾の設定は困難である
【００２３】
【発明の効果】
ＪＩＳのヒートシール検査法を用いてヒートシール管理を行っていても破袋やピンホールの発生が起こり、包装の基本機能を満足できないことがあった
特に過加熱による破袋やピンホールの発生原因対策が適正なヒートシール巾の選択で防御できるようになった
【００２４】
衝撃荷重に対して、剥がれシールの剥離エネルギーによる荷重吸収能力を利用して破袋やピンホールの発生を防御することができるようになった
【図面の簡単な説明】
【図１】溶着面温度の計測が可能な加熱方法の説明である
【図２】ヒートシール試験片の引っ張り試験法説明である
【図３】本発明の実施事例の説明である
【符号の説明】
１，１’  ；被加熱材のヒートシーラント
２，２’  ；被加熱材の基材
３，３’  ；テフロン（登録商標）シート
４        ；溶着面温度センサー
５，５’  ；加熱体
６        ；デジタル記録計
７，７’  ；表面温度
８        ；溶着面温度
９        ；試験片
１０      ；固定ジョー
１１      ；移動ジョー
１２      ；フォースゲージ
１３      ；ヒートシール線
１４      ；ヒートシール巾
１５      ；デジタル記録計
１６      ；パソコン
１７      ；剥がれシールの剥離パターン
１８      ；破れシールの引っ張り試験の破断パターン
１９      ；破れシールの破断エネルギー
２０      ；（事例）剥がれシールの剥離パターン（１）
２１      ；（事例）剥がれシールの剥離パターン（２）
２２      ；（事例）破れシールの剥離パターン（１）
２３      ；（事例）破れシールの剥離パターン（２）
２４      ；（事例）各溶着面温度の５ｍｍの剥離エネルギーグラフ
２５      ；（事例）各溶着面温度の７．５ｍｍの剥離エネルギーグラフ
２６      ；（事例）各溶着面温度の１０ｍｍの剥離エネルギーグラフ
２７      ；（事例）各溶着面温度の破断エネルギーグラフ
２８      ；（事例）各溶着面温度のヒートシール強さグラフ
【図１】
2005007844.tif 000002
【図２】
2005007844.tif 000003
【図３】
2005007844.tif 000004